Fiche 3 - Modèle OSI — Les 7 couches du réseau

Comprendre le modèle OSI, le rôle de chacune des 7 couches, les protocoles associés et l'encapsulation des données.

Débutant — SISR 1ère année ⏱️ 20 min 📁 Réseau

🎯 Objectifs de la fiche

Présentation du modèle OSI — Origine, rôle, comparaison avec TCP/IP
Les 7 couches et leurs rôles — De la couche physique à la couche application
Protocoles par couche — Ethernet, IP, TCP, HTTP et les autres
Encapsulation et décapsulation — Comment les données traversent les couches
Équipements réseau et couches OSI — Switch, routeur, pare-feu, à quelle couche ?

Prérequis

Aucun prérequis — cette fiche présente les bases théoriques indispensables pour comprendre le fonctionnement des réseaux.

1. Présentation du modèle OSI

Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un cadre de référence créé par l'ISO en 1984 pour standardiser les communications entre systèmes informatiques. Il découpe les communications réseau en 7 couches indépendantes, chacune ayant un rôle précis.

ℹ️ Le modèle OSI est un modèle théorique de référence. En pratique, on utilise le modèle TCP/IP qui regroupe les couches en 4 niveaux. Mais OSI reste la référence pour comprendre et diagnostiquer les problèmes réseau.

2. Les 7 couches OSI

N°	Nom	Rôle	PDU	Exemples de protocoles
7	Application	Interface avec l'utilisateur final, services réseau	Données	HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, Telnet
6	Présentation	Encodage, chiffrement, compression des données	Données	SSL/TLS, JPEG, MPEG, ASCII, UTF-8
5	Session	Gestion des sessions de communication (ouverture/fermeture)	Données	NetBIOS, RPC, PPTP, SMB
4	Transport	Transport fiable (TCP) ou rapide (UDP), ports	Segment	TCP, UDP, SCTP
3	Réseau	Adressage IP, routage entre réseaux	Paquet	IP (IPv4/IPv6), ICMP, OSPF, BGP, RIP
2	Liaison	Adressage MAC, accès au medium, détection d'erreurs	Trame	Ethernet, Wi-Fi (802.11), ARP, PPP, VLAN
1	Physique	Transmission des bits sur le support physique	Bit	RJ45, fibre optique, Wi-Fi (signal), USB

💡 Moyen mnémotechnique pour retenir les couches de bas en haut : Physique Liaison Réseau Transport Session Présentation Application → Prenez Le Réseau Très Sérieusement Pour Avancer

3. Détail des couches importantes

Couche 1 — Physique

Transmet les bits bruts sur le support physique (câble, fibre, ondes radio). Elle définit les connecteurs, les niveaux de tension, les fréquences. À ce niveau, on parle de bits (0 et 1), pas encore de données structurées.

Couche 2 — Liaison de données

Gère l'accès au medium et l'adressage physique (adresses MAC sur 48 bits). Le protocole Ethernet domine les réseaux locaux. Les switches opèrent à ce niveau. ARP (Address Resolution Protocol) fait la correspondance entre IP et MAC.

Couche 3 — Réseau

Assure l'adressage logique (adresses IP) et le routage des paquets entre réseaux différents. Les routeurs opèrent à ce niveau. ICMP (utilisé par ping) est aussi un protocole de couche 3.

Couche 4 — Transport

Assure le transport de bout en bout entre deux applications (ports TCP/UDP). TCP : connexion fiable, accusés de réception, retransmission en cas de perte. UDP : sans connexion, rapide, pas de garantie de livraison (streaming, DNS, VoIP).

Critère	TCP	UDP
Connexion	Oui (handshake 3 voies)	Non (sans connexion)
Fiabilité	Oui (accusés de réception)	Non (pas de garantie)
Ordre	Oui (séquencement)	Non
Vitesse	Plus lent	Plus rapide
Usage	HTTP, SSH, FTP, SMTP	DNS, DHCP, VoIP, streaming

4. Ports TCP/UDP courants

Port	Protocole	Service	Couche 4
20/21	FTP	Transfert de fichiers	TCP
22	SSH	Shell sécurisé	TCP
23	Telnet	Shell non sécurisé (obsolète)	TCP
25	SMTP	Envoi d'emails	TCP
53	DNS	Résolution de noms	UDP (TCP pour AXFR)
67/68	DHCP	Attribution d'adresses IP	UDP
80	HTTP	Web non chiffré	TCP
110	POP3	Réception d'emails	TCP
143	IMAP	Réception d'emails (synchronisé)	TCP
443	HTTPS	Web chiffré (TLS)	TCP
3389	RDP	Bureau à distance Windows	TCP

5. Encapsulation des données

Quand une application envoie des données, chaque couche ajoute un en-tête (header) contenant ses informations. C'est l'encapsulation. À la réception, chaque couche retire son en-tête — c'est la décapsulation.

Données HTTP (couche 7)
↓ + en-tête TCP (port source/dest)         → Segment
↓ + en-tête IP (adresse source/dest)        → Paquet
↓ + en-tête Ethernet (adresse MAC + CRC)    → Trame
↓ transmission en bits sur le câble         → Bits

6. Équipements réseau et couches OSI

Équipement	Couche OSI	Rôle
Hub	C1 — Physique	Répète les signaux électriques sur tous les ports (obsolète)
Switch	C2 — Liaison	Commute les trames selon les adresses MAC
Switch L3	C2 + C3	Switch avec capacités de routage IP
Routeur	C3 — Réseau	Route les paquets IP entre réseaux
Pare-feu	C3 à C7	Filtre le trafic (IP, ports, contenu applicatif)
Proxy	C7 — Application	Intermédiaire pour les requêtes applicatives
Point d'accès	C1 + C2	Convertit entre réseau filaire et Wi-Fi

À quelle couche OSI opère un switch standard ?

Couche 1 — Physique
Couche 2 — Liaison
Couche 3 — Réseau
Couche 4 — Transport

✅ Réponse : Couche 2 — Liaison

Quel protocole de couche 4 garantit la fiabilité de la transmission ?

UDP
IP
TCP
ICMP

✅ Réponse : TCP

Sur quel port TCP fonctionne HTTPS ?

80
443
8080
22

✅ Réponse : 443

Quel est le rôle de la couche 3 (Réseau) ?

Transmission des bits sur le câble
Adressage MAC et accès au medium
Adressage IP et routage entre réseaux
Gestion des ports et du transport

✅ Réponse : Adressage IP et routage entre réseaux

Qu'est-ce que l'encapsulation dans le modèle OSI ?

Le chiffrement des données
L'ajout d'un en-tête par chaque couche lors de l'envoi
La compression des données
La fragmentation des paquets

✅ Réponse : L'ajout d'un en-tête par chaque couche lors de l'envoi

Modèle OSI — Wikipedia — https://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_OSI
Protocoles réseau par couche
Capture Wireshark et couches OSI

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